燃料电池流场优化设计及仿真研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

燃料电池作为一种高效、清洁的能量转换装置，在当今社会能源需求日益增长和环境问题日益严峻的背景下，具有广阔的应用前景。

燃料电池流场作为其核心部件之一，对电池的性能起着至关重要的作用。

流场的结构设计直接影响着反应气体的传递、电化学反应的效率、水热的管理以及电池的输出性能。

2. 本选题国内外研究状况综述

燃料电池流场设计是近年来国内外学者研究的热点之一。

国内外学者在燃料电池流场优化设计方面取得了一系列重要成果，并开发了多种仿真软件和实验平台。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

1.燃料电池流场设计理论基础研究：-深入研究燃料电池工作原理，分析流场结构对电池性能的影响机制；-研究流体力学基本方程、传热传质理论以及数值模拟方法，为流场设计和仿真提供理论依据。

2.燃料电池流场设计方案研究：-分析传统流场设计的优缺点，例如蛇形流场、平行流场等；-探索新型高效的流场设计方案，例如仿生学流场、分层流场、交指流场等，并分析其结构特点和性能优势。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，对燃料电池流场优化设计进行系统性研究。

首先，将进行燃料电池流场设计理论基础研究。

通过查阅文献和分析燃料电池工作原理，研究不同流场结构对电池性能的影响机制，并建立相应的数学模型。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：1.提出基于仿生学或分层结构的新型燃料电池流场设计方案，以改善反应气体传递，提高电池的电化学反应效率和水热管理性能。

2.建立更精确的燃料电池流场仿真模型，考虑多物理场耦合效应，例如气体流动、传热、传质和电化学反应之间的相互作用，提高仿真结果的精度和可靠性。

3.开发高效的数值计算方法，提高仿真效率，缩短优化设计周期。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 毛红,张存满,王丽,等.燃料电池车用关键技术及展望[j].机械工程学报,2021,57(11):1-18.

2. 潘克煜,牛胜利,宋文辉,等.车用燃料电池发展现状及展望[j].中国工程科学,2021,23(03):57-65.

3. 彭苏萍.燃料电池技术原理与应用[m].北京:化学工业出版社,2020.